目录
- 1. 产品概述
- 1.1 功能特点
- 1.2 应用领域
- 2. 封装尺寸
- 3. 产品参数
- 3.1 电气/光学特性(在Ts = 25°C条件下)
- 3.2 绝对最大额定值(在Ts = 25°C条件下)
- 4. 分档系统
- 4.1 正向电压与光通量分档(IF = 600 mA)
- 4.2 色度分档 (CIE 1931)
- 5. 典型光学特性曲线
- 6. 封装信息
- 6.1 封装规格
- 6.2 标签与防潮层
- 6.3 可靠性测试项目
- 7. SMT回流焊接说明
- 8. 操作注意事项
- 9. 设计应用建议
- 10. 技术对比考量
- 11. 常见问题解答
- 12. 应用案例研究:LCD背光单元
- 13. 白光生成原理
- 14. 行业趋势与标准
- LED规格术语
- 光电性能
- 电学参数
- Thermal Management & Reliability
- Packaging & Materials
- Quality Control & Binning
- Testing & Certification
1. 产品概述
该白光LED采用蓝光芯片配合荧光粉制造,产生冷白光输出。器件封装于尺寸为3.0 mm × 3.0 mm × 0.55 mm的EMC(环氧模塑料)外壳中,适用于紧凑型照明设计。它适用于所有SMT组装和焊接工艺,并提供载带卷盘包装。防潮敏感度等级为3级,产品符合RoHS规范。
1.1 功能特点
- EMC封装,具有高可靠性和优异的热性能
- 超宽视角(典型值120°)
- 适用于所有SMT组装和焊接工艺
- 可提供载带卷盘包装(5000件/卷)
- 湿敏等级:3级
- 符合RoHS标准
1.2 应用领域
- 液晶显示器、电视或显示器背光
- 开关与符号照明
- 光学指示器
- 室内显示
- 管灯应用
- 通用照明
2. 封装尺寸
该LED封装外形为3.00 mm × 3.00 mm的正方形,高度为0.55 mm。发光区域为直径2.6 mm的圆形透镜。底部视图显示有两个阳极焊盘和两个阴极焊盘,呈对称排列。极性标记于封装上。建议按照数据手册中所示的焊接图案进行焊接。除非另有说明,所有尺寸均以毫米为单位,公差为±0.2 mm。
3. 产品参数
3.1 电气/光学特性(在Ts = 25°C条件下)
| 符号 | 项目 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 单位 | 测试条件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VF | 正向电压 | 2.8 | — | 3.6 | V | IF = 600 mA |
| IR | 反向电流 | — | — | 10 | µA | VR = 5 V |
| Φ | 光通量 | 140 | — | 220 | lm | IF = 600 mA |
| 2θ1/2 | 视角 | — | 120 | — | deg | IF = 600 mA |
| RTHJ-S | 热阻 | — | 12 | — | °C/W | IF = 600 mA |
3.2 绝对最大额定值(在Ts = 25°C条件下)
| 参数 | 符号 | 额定值 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 功耗 | PD | 2160 | mW |
| 正向电流 | IF | 600 | mA |
| 峰值正向电流 | IFP | 900 | mA |
| 反向电压 | VR | 5 | V |
| 静电放电(HBM) | ESD | 2000 | V |
| 工作温度 | TOPR | −40 ~ +85 | °C |
| 存储温度 | Tstg | −40 ~ +100 | °C |
| 结温 | TJ | 115 | °C |
注释:(1) 峰值正向电流在1/10占空比、0.1 ms脉宽条件下测试。(2) 正向电压测量公差±0.1 V。(3) 色坐标测量公差±0.005。(4) 光强测量公差±5%。(5) 必须注意功耗不得超过绝对最大额定值。(6) 所有测量均在标准化环境下进行。(7) LED工作时,应在测量封装温度后确定最大电流;结温不得超过最大额定值。(8) 在2000 V HBM条件下,ESD良率超过90%;操作过程中需进行ESD防护。
4. 分档系统
4.1 正向电压与光通量分档(IF = 600 mA)
LED根据正向电压(VF)和光通量(Φ)进行分档。电压档位范围从G1(2.8–2.9 V)到J2(3.5–3.6 V)。光通量档位范围从T140(140–145 lm)到T240(240–245 lm)。该表格交叉引用了电压和光通量档位,以便进行器件选型。
4.2 色度分档 (CIE 1931)
CIE色度图显示了色度档位D00–D23、H00–H23、K00–K23和T00–T23,每个档位由四个角坐标对(x, y)定义。这些档位使得白光LED应用能够实现精确的颜色定位。光学特性曲线中也记录了典型的温度引起的色度偏移。
5. 典型光学特性曲线
该数据手册提供了若干特性曲线,以辅助电路和热设计:
- 正向电压 vs. 正向电流:在600 mA时,VF约为3.0 V;曲线显示其随电流增加而逐渐升高。
- 相对强度与正向电流的关系:强度在600 mA以内呈线性增加。
- 相对强度与焊接温度的关系:强度随温度升高略有下降(从25°C到100°C约下降10%)。
- 正向电流与焊接温度的关系:在25°C以上需降额使用,以确保结温低于115°C。
- 正向电压与焊接温度的关系:VF随温度升高而降低(从25°C到100°C约下降0.1 V)。
- 辐射图:120°宽视角,具有对称辐射模式。
- 色度坐标与焊接温度的关系:在不同温度(25°C、45°C、65°C、85°C)下,x/y坐标发生轻微偏移。
- 光谱分布:发射光谱以450 nm(蓝光)为中心,宽谱覆盖500–700 nm的荧光粉转换区域。
6. 封装信息
6.1 封装规格
包装数量:每卷5000件。载带尺寸:A0 = 3.2±0.1 mm,B0 = 3.3±0.1 mm,K0 = 1.4±0.1 mm,P0 = 4.0±0.1 mm,P1 = 4.0±0.1 mm,P2 = 2.0±0.05 mm,T = 0.25±0.02 mm,E = 1.75±0.1 mm,F = 3.5±0.05 mm,D0 = 1.55±0.1 mm,D1 = 1.1±0.1 mm,W = 8.0±0.1 mm。卷盘尺寸:A(内径)= 13.3±0.5 mm,B(宽度)= 16.9±0.1 mm,C(外径)= 178±1 mm,D(轮毂直径)= 59±1 mm。
6.2 标签与防潮层
每个卷盘上贴有标签,标明零件号、规格号、批号、分档代码、光通量、色度分档、正向电压、波长、数量及日期。将卷盘放入防潮袋中,并加入干燥剂和湿度指示卡。然后将防潮袋装入纸箱进行运输。
6.3 可靠性测试项目
| 测试项目 | 条件 | 持续时间 | 样本量 | 接受/拒绝 |
|---|---|---|---|---|
| 回流焊(最高260°C) | 2次 | — | 20件 | 0/1 |
| 热冲击(−40°C ⇔ 100°C) | 各15分钟,转移时间10秒 | 100次循环 | 20件 | 0/1 |
| 高温存储(100°C) | — | 1000小时 | 20件 | 0/1 |
| 低温存储(−40°C) | — | 1000小时 | 20件 | 0/1 |
| 寿命测试(TA = 25°C, IF = 600 mA) | — | 1000小时 | 10个 | 0/1 |
| 高温高湿寿命测试(60°C/90%RH, IF = 600 mA) | — | 500小时 | 10个 | 0/1 |
Failure criteria: VF > 1.1 × U.S.L, IR > 2.0 × U.S.L, Φ < 0.7 × L.S.L.
7. SMT回流焊接说明
回流焊接次数不得超过两次。若首次焊接后间隔超过24小时,LED可能受损。推荐的回流焊接曲线包括:
- 平均升温速率:最大3 °C/s
- 预热:150°C至200°C,持续60–120秒
- 高于217°C(TL)的时间:最长60秒
- 峰值温度(TP):最高260°C,在峰值温度±5°C范围内的保持时间:最长10秒
- 冷却速度:最大6 °C/s
- 从25°C升至峰值温度的总时间:最长8分钟
手工焊接:烙铁温度低于300°C,焊接时间小于3秒,仅限一次。应避免返修;如必须返修,请使用双头烙铁。加热期间请勿施加应力。封装材料为硅胶,因此避免对顶部表面施加过大压力。请勿在翘曲的PCB上安装元件。
8. 操作注意事项
- 工作环境中,配合材料的硫元素含量应限制在100 ppm以下。
- 外部材料中溴和氯的含量应分别低于900 ppm,且总含量低于1500 ppm。
- 避免使用会渗透硅胶封装剂并导致变色的VOC。应选用不会释放有机蒸气的胶粘剂。
- 使用镊子夹持元件的侧面,请勿触碰硅胶透镜。
- 设计电路时应配置合适的限流电阻,以防止超出绝对最大额定值。反向电压可能导致迁移并造成损坏。
- 热设计至关重要;确保足够的散热,使结温保持在115°C以下。
- 硅胶易吸附灰尘;请使用异丙醇清洁。不建议进行超声波清洗。
- Storage conditions: Before opening aluminum bag, store at <30°C and <75% RH for up to 1 year. After opening, use within 24 hours at <30°C and <60% RH. 如果 exceeding storage time, bake at 65±5°C for 24 hours.
- LED对ESD和EOS敏感;请采取适当的操作防护措施。
9. 设计应用建议
这款白光LED非常适合用于背光、指示灯、室内显示屏以及需要高光效和宽视角的通用照明。120°的宽视角可实现均匀的光分布。EMC封装具有良好的导热性,在配备适当散热器的情况下,可使LED在600 mA电流下工作。设计阵列时,请确保电流分布均匀并有足够的铜面积用于散热。分档系统允许选择严格的电压和色温组,以确保大规模生产中的性能一致性。
10. 技术对比考量
与传统的PLCC封装相比,EMC封装在热应力和机械应力下具有更高的可靠性,更好的抗硫污染能力,以及更高的光提取效率。3.0×3.0 mm的占位面积紧凑,适合高密度布局。12°C/W的典型热阻在中功率LED中具有竞争力,允许在不超过结温限制的情况下以更高电流工作。
11. 常见问题解答
问:最大驱动电流是多少? 答:绝对最大正向电流为600 mA直流;峰值电流可达900 mA(1/10占空比,0.1 ms)。
问:这款LED能否用于户外应用? 答:工作温度范围为−40°C至+85°C,但该封装未指定用于无额外环境防护的户外暴露环境。
问:如何解读分档代码? 答:电压档位(G1–J2)表示正向电压范围;光通量档位(T140–T240)表示以流明为单位的光通量范围。色度档位(D、H、K、T)对应特定的CIE坐标。
问:这款LED是否适用于可调白光系统? 答:这是固定白光LED;如需可调白光,则需要多个色域或不同色温(CCT)。
问:推荐的焊盘布局是怎样的? 答:请参考焊接图案示意图(图1-5),每个焊盘尺寸为1.45 mm × 0.46 mm,间距2.26 mm。应使用足够面积的铜层以利于散热。
12. 应用案例研究:LCD背光单元
在典型的7英寸LCD背光中,将24颗此类白光LED排列成4×6矩阵,在600 mA驱动下可提供3000 cd/m²亮度。凭借120°视角,背光可实现均匀照明。采用2盎司铜的铝基PCB进行热管理,可将结温保持在85°C以下,确保50,000小时寿命。EMC封装支持在柔性基板上进行回流焊,适用于侧入式设计。
13. 白光生成原理
该LED采用发射波长约450 nm的蓝色InGaN芯片。芯片上涂覆有发黄光的YAG:Ce荧光粉。部分蓝光被荧光粉吸收并下转换为黄光;剩余的蓝光与黄光混合产生白光。具体的白点(CCT和Duv)由荧光粉浓度和成分决定,并通过分档系统进行严格控制。
14. 行业趋势与标准
照明行业正朝着更高光效和更小封装的方向发展。EMC封装因其机械强度高且兼容自动化组装,在中功率LED中应用日益广泛。同时,为确保色彩一致性,分档标准日趋严格,本产品详细的CIE分档结构即体现了这一趋势。RoHS合规性以及对卤素和硫磺的环境限制已成为标准要求。在高流明应用中,为简化散热设计,热阻低于15°C/W的LED更受青睐。
LED规格术语
LED技术术语完整解释
光电性能
| 术语 | 单位/表示方式 | 简单解释 | 重要性说明 |
|---|---|---|---|
| 光效 | lm/W(流明每瓦) | 每瓦电功率产生的光输出,数值越高表示能效越高。 | 直接决定能效等级和电费成本。 |
| 光通量 | lm(流明) | 光源发出的总光量,通常称为“亮度”。 | 决定光线是否足够明亮。 |
| 视角 | °(度),例如120° | 光强衰减至一半时的角度,决定光束宽度。 | 影响照明范围与均匀度。 |
| CCT (色温) | K (开尔文), 例如:2700K/6500K | 光的冷暖感,数值越低偏黄/暖,数值越高偏白/冷。 | 决定照明氛围及适用场景。 |
| CRI / Ra | 无量纲,0–100 | 准确还原物体颜色的能力,Ra≥80为良好。 | 影响色彩真实性,用于商场、博物馆等高要求场所。 |
| SDCM | 麦克亚当椭圆步数,例如“5步” | 颜色一致性指标,步数越小表示颜色越一致。 | 确保同一批次LED的颜色均匀一致。 |
| 主波长 | 纳米(nm),例如620nm(红色) | 对应彩色LED颜色的波长。 | 决定红色、黄色、绿色单色LED的色调。 |
| 光谱分布 | 波长与强度曲线 | 显示不同波长上的强度分布。 | 影响显色性与质量。 |
电学参数
| 术语 | 符号 | 简单解释 | 设计考量 |
|---|---|---|---|
| 正向电压 | Vf | 点亮LED所需的最小电压,类似“启动阈值”。 | 驱动电压必须≥Vf,串联LED时电压会累加。 |
| 正向电流 | 如果 | LED正常工作的电流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 最大脉冲电流 | Ifp | 短时耐受峰值电流,用于调光或闪烁。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 反向电压 | Vr | LED可承受的最大反向电压,超出可能导致击穿。 | 电路必须防止反接或电压尖峰。 |
| 热阻 | Rth (°C/W) | 从芯片到焊点的热传导阻力,数值越低越好。 | 高热阻需要更强的散热能力。 |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | 耐受静电放电的能力,数值越高表示越不易受损。 | 生产过程中需采取防静电措施,尤其针对敏感型LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 术语 | 关键指标 | 简单解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温 | Tj (°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能翻倍;温度过高会导致光衰和色偏。 |
| 光通量衰减 | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需的时间。 | 直接定义LED的“使用寿命”。 |
| 光通量维持率 | %(例如70%) | 使用一段时间后保持的亮度百分比。 | 表示长期使用中的亮度保持能力。 |
| 色偏 | Δu′v′ 或 MacAdam 椭圆 | 使用过程中的颜色变化程度。 | 影响照明场景中的色彩一致性。 |
| 热老化 | 材料退化 | 长期高温导致的劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路故障。 |
Packaging & Materials
| 术语 | 常见类型 | 简单解释 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 外壳材料用于保护芯片,并提供光学/热学接口。 | EMC:耐热性好,成本低;陶瓷:散热更优,寿命更长。 |
| 芯片结构 | 正装,倒装芯片 | 芯片电极布局 | 倒装芯片:散热更佳,效率更高,适用于大功率 |
| 荧光粉涂层 | YAG,硅酸盐,氮化物 | 覆盖蓝光芯片,将部分转换为黄/红光,混合成白光。 | 不同的荧光粉会影响光效、色温和显色指数。 |
| 透镜/光学器件 | 平面、微透镜、TIR | 表面光学结构用于控制光分布。 | 决定视角和光分布曲线。 |
Quality Control & Binning
| 术语 | 分档内容 | 简单解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量档位 | 代码示例:2G, 2H | 按亮度分组,每组设有最小/最大流明值。 | 确保同批次亮度均匀一致。 |
| 电压分档 | 代码示例:6W, 6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动器匹配,提升系统效率。 |
| 颜色分档 | 5步麦克亚当椭圆 | 按色坐标分组,确保范围紧凑。 | 保证颜色一致性,避免灯具内部出现色差。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组对应相应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
Testing & Certification
| 术语 | 标准/测试 | 简单解释 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光通维持率测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减。 | 用于估算LED寿命(基于TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命估算标准 | 基于LM-80数据估算实际条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA | 照明工程学会 | 涵盖光学、电气及热学测试方法。 | 行业公认的测试基准。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保不含任何有害物质(铅、汞)。 | 国际市场准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 照明产品的能效与性能认证。 | 用于政府采购、补贴项目,可提升竞争力。 |